Tandemové perovskitové solární články slibují revoluci – vyšší účinnost, nižší náklady a širší využití od střech až po vesmír. Firmy jako Oxford PV testují tuto technologii v reálných podmínkách, ale otázkou zůstává: zvládne perovskit výzvy skutečného světa?
Někteří tvrdí, že pokroky, kterých bylo dosaženo ve vývoji perovskitových solárních článků, nás staví na práh další revoluce v oblasti solární energie. Vše však závisí na tom, jak se osvědčí v reálném světě. V laboratoři na předměstí britského Oxfordu jsou naskládány vzorky fotovoltaických článků, které čekají na testování. Jeden z výzkumníků je pomocí elektronového mikroskopu skenuje a analyzuje, zda v nich nejsou nečistoty, které by mohly ovlivnit jejich účinnost. Další měří reakci článků na změny světelného spektra.
Laboratoř provozuje společnost Oxford PV, která je spin-offem Oxfordské univerzity a jednou z několika začínajících firem po celém světě, které pracují na vývoji něčeho, co někteří považují za revoluční novou generaci solární energie: tandemových perovskitových solárních článků.
Tato technologie kombinuje křemík, materiál, který se v současnosti používá ve fotovoltaických (PV) solárních panelech po celém světě, s perovskitovými materiály, čímž se výrazně zvyšuje účinnost solárních panelů při přeměně slunečního světla na elektřinu.
Perovskit je minerál, který byl poprvé objeven v roce 1839 na Urale v Eurasii. Současný název však označuje různé syntetické materiály s krystalickou strukturou, která napodobuje strukturu tohoto minerálu. Lze jej vyrobit z materiálů, jako je brom, chlor, olovo a cín, které jsou dnes snadno dostupné.
Podle zastánců tohoto „zázračného materiálu“ slibují perovskitové panely ekonomicky zvýšit výkon solárních farem a střech a mohly by fungovat mnohem lépe než křemíkové panely v satelitech a elektromobilech.
Kritici této technologie se však obávají, že větší náchylnost perovskitu k vlhkosti a teplu povede k jeho rychlejší degradaci. Obávají se také, že perovskity obecně obsahují olovo, toxickou látku, která může mít škodlivé účinky na zdraví a životní prostředí.
Mnoho začínajících firem a výzkumných pracovníků, kteří se snaží tyto překážky překonat, se domnívá, že tandemové panely jsou nyní připraveny k širokému použití. Nicméně navzdory rekordům v účinnosti, které se hromadí v laboratořích, se zatím nepodařilo prokázat, že by dosahovaly hmatatelných výsledků v reálném světě.
Solární energie se v současné době podílí na celosvětové výrobě elektřiny téměř 7 % a její podíl rychle roste: do roku 2024 až o 29 %. Stala se také druhým nejlevnějším novým zdrojem elektřiny na světě, a to i v USA (levnější je pouze větrná energie na pevnině).
Analýza pro rok 2023 odhalila, že trajektorie solární technologie již možná dosáhla bodu zvratu směrem k dominanci na globálních trzích s elektřinou, a to i bez nových klimatických politik. Na současném trhu s fotovoltaickými panely dominují konvenční křemíkové panely, ale jejich účinnost (měřítko množství slunečního světla přeměněného na energii) má poměrně nízkou horní hranici.
Účinnost je pro obnovitelné zdroje klíčová, protože rozšíření růstu do rozsahu potřebného pro globální dekarbonizaci závisí na výrobě maximálního množství energie při co nejnižších nákladech. Hlavní výhodou perovskitů oproti křemíku je, že mohou přeměnit na energii větší část světelného spektra, a to díky kombinaci několika faktorů včetně vysoké mobility elektronů v článcích.
Perovskitové články lze v některých aplikacích používat samostatně. Jsou ultratenké, což znamená, že je lze nastříkat na povrchy, jako jsou okna, a v současné době tuto technologii testuje několik společností. Použití perovskitů v kombinaci s křemíkem však nabízí výhody křemíku i perovskitů, pokud jde o absorpci sluneční energie.
Účinnost článků pouze s křemíkem je obvykle 21-23 %, a přestože existuje prostor pro zlepšení, teoretické maximum je přibližně 33 %. U perovskitových tandemových solárních článků se teoretická maximální účinnost zvyšuje na více než 47 %.
Společnost Oxford PV tvrdí, že schopnost těchto panelů vyrábět více energie na stejné ploše sníží podle její vlastní interní analýzy náklady na elektřinu přibližně o 10 % ve srovnání se standardními křemíkovými panely.
Když se o tandemových panelech začalo mluvit na konci roku 2000, průmysl je zpočátku přijímal skepticky, protože mnozí věřili, že jsou příliš dobré na to, aby byly pravdivé, říká David Ward, výkonný ředitel společnosti Oxford PV.
„Už tehdy se vědělo, že lze spojit dva články, aby absorbovaly více slunečního světla, ale bylo to velmi drahé,“ dodává. „Kombinace zvaná arsenid gallia funguje na stejném principu, ale je podstatně dražší než křemík.
Perovskitové tandemové solární panely mají také své nevýhody. Jedna studie zjistila, že tato technologie má na jeden panel až o 7 % vyšší dopad na životní prostředí než běžná křemíková fotovoltaika, a to kvůli dodatečným procesům potřebným k její výrobě.
Bylo však také zjištěno, že její vyšší produkce to více než kompenzuje, protože pro stejné množství energie je zapotřebí méně panelů.
Perovskity jsou také náchylné na vlhkost a vysoké teploty a první výrobky byly mnohem méně odolné a stabilní než křemíkové. Obavy vyvolalo také malé množství olova (toxické látky) uvnitř panelů.
Podle Josepha Berryho, výzkumného pracovníka americké Národní laboratoře pro obnovitelnou energii, který zkoumá komerční využitelnost perovskitů pro solární technologie, je však v porovnání s energetickým výkonem panelů množství použitého olova minimální, mnohem menší než při spalování uhlí pro stejné množství energie.
Dodal, že případným problémům s toxicitou při likvidaci panelů by se dalo předejít navržením vhodných postupů recyklace nebo opětovného použití.
Společnost Oxford PV tvrdí, že její panely jsou navrženy tak, aby je bylo možné recyklovat stejným způsobem jako standardní křemíkové panely (které rovněž obsahují olovo). Solární průmysl obecně hledá nejlepší způsob recyklace panelů včetně olova.
V laboratoři Oxford PV se provoz zaměřuje na řešení zbývajících technických problémů tandemových solárních článků.
Zde se v komoře prostředí provádějí „testy zrychleného stárnutí“, kdy jsou testovací články vystaveny extrémním podmínkám, jako jsou vysoké teploty, vlhkost a rychlé cykly tepla a chladu, což simuluje mnohaleté působení prostředí v řádu týdnů nebo měsíců.
„Tyto testy poskytují představu o tom, jak by články mohly degradovat v reálných podmínkách, aniž by bylo nutné čekat pět, deset nebo patnáct let,“ říká Laura Miranda, ředitelka oddělení udržitelnosti společnosti Oxford PV.
Vzhledem k citlivosti perovskitu na vlhkost a teplo budou údaje prokazující jeho dlouhodobou spolehlivost zásadní pro jeho komercializaci.
Ty se však u tak mladé technologie shánějí obtížně, říká Berry. „Výrobci křemíkových modulů mohou zaručit 30letou životnost, protože mají k dispozici 30 let dat z provozu,“ dodává. „Ale u perovskitů je jistota, že modul, který dnes vyrobíme, vydrží 30 let, opravdu složitou otázkou materiálové vědy.
Rychlé tempo vývoje znamená, že skutečné provozní testy nám odpovědi neposkytnou, dodává. „Zařízení, která jsme vyráběli před 10 lety, nejsou relevantní pro to, co je spolehlivé dnes.
Zdroj: Youtube.com
Podle Scotta Graybeala, generálního ředitele společnosti Caelux, amerického spin-offu Kalifornského technologického institutu, který se rovněž zabývá vývojem perovskitových tandemových článků, sice tandemové články degradují rychleji než křemíkové, ale pro jejich životaschopnost je v každém případě důležitá dodatečná energie, kterou produkují.
„Skutečná hodnota spočívá v tom, kolik energie se vyrobí za dobu trvání smlouvy o nákupu energie,“ říká. „To je to, co lidi zajímá.“
Zdá se, že úsilí společnosti Oxford PV se vyplácí. V roce 2024 vytvořila nový rekord v oblasti nejúčinnějšího solárního modulu pro obytné budovy na světě, když dosáhla účinnosti přeměny 26,9 %. Společnost věří, že její výzkumný a vývojový program bude i nadále zlepšovat účinnost článků o jeden procentní bod ročně.
Jiné společnosti, které používají perovskity v tandemu, se dostaly na titulní stránky novin s účinností nad 30 %, ale často se jedná o laboratorní testy článků, které ještě nejsou komerčně dostupné.
Podle japonského odborníka Tsutomu Miyasaky, jehož tým jako první v roce 2009 použil perovskity pro aplikace v solární energetice, představují rekordy dosažené s laboratorně vyrobenými články obecně „šampiony“, kteří překonávají větší továrně vyráběné panely, jejichž kvalita může být na velkých plochách nekonzistentní.
Berry zdůrazňuje, že údaje, které společnost uvádí v obchodních specifikacích pro kupující, jsou reprezentativnější pro výkon. „Pokud se jim podaří zmenšit rozdíl mezi těmito údaji a jejich záznamy, je to významné,“ říká.
Společnost Oxford PV uvádí, že v současné době vyrábí své články v továrně v Německu a nedávno dodala svůj první pilotní projekt tandemových solárních panelů o výkonu přibližně 100 kW (což by stačilo na napájení asi 14 průměrných amerických domů) na komerční solární farmu v USA.
Tyto solární modely mají podle společnosti Oxford PV účinnost 24,5 % a jejich výkon bude pečlivě sledován. „Chceme, aby naše panely byly testovány v různých částech světa, abychom mohli získat soubor údajů o jejich výkonu,“ říká Ward.
Společnost není sama, kdo se snaží tento proces urychlit. V červnu 2025 oznámila společnost Swift Solar, dceřiná společnost amerických univerzit Massachusetts Institute of Technology (MIT) a Stanford, pilotní projekt se společností American Tower Corporation , která se zabývá komunikační infrastrukturou, a to nasazení svých perovskitových tandemových panelů na některých z jejích 42 000 telekomunikačních věží.
Společnost CubicPV se sídlem v Bostonu a NREL dosáhly u tandemových článků účinnosti 24 %. A společnost Caelux nedávno odeslala první komerční dodávku své technologie aktivního skla s perovskitem.
Rychlého pokroku dosahují také společnosti v Číně, která je zdaleka největším světovým solárním trhem.
V dubnu 2025 oznámil solární gigant Trinasolar se sídlem v Changzhou nový světový rekord v účinnosti konverze 31,1 % u tandemového solárního článku a společnost Oxford PV nedávno podepsala dohodu, která jí umožňuje licencovat svou technologii na čínském trhu.
Své vlastní vysoké účinnosti konverze oznámily i další společnosti, například šanghajská Longi, která tvrdí, že s jedním článkem dosáhla účinnosti 33,9 %.
Tandemové solární panely by mohly poskytnout nouzovou záložní kapacitu, pokud řidiči dojde energie cestou k nabíjecí stanici, říká Graybeal, jehož společnost Caelux jedná s některými velkými výrobci automobilů o testování svých produktů.
„Vozidlo nelze pohánět pouze solární energií, protože je příliš těžké, ale zajištění pomalého nabíjení baterie pro mírné prodloužení dojezdu je určitě možné,“ říká.
Společnost Oxford PV také jedná s automobilovým sektorem o využití svých panelů v elektromobilech. „Auta jsou často po většinu dne pod širým nebem, tak proč tuto energii nevyužít,“ ptá se Ward.
O tandemových perovskitových panelech se uvažuje také pro možné využití ve vesmíru, například pro napájení satelitů.
Tradičně se solární energie ve vesmíru vyrábí pomocí solárních panelů vyrobených z arsenidu galia, protože je účinnější než křemík a mnohem lépe odolává vysokým teplotám a záření, které se ve vesmíru vyskytují.
Perovskitové tandemové panely však nabízejí stejné výhody při mnohem nižších nákladech, což je důležité pro novou generaci levnějších satelitů s kratší životností, které se dnes vypouštějí, říká Ward.
Připouští, že vývoj produktů pro vesmír je v počáteční fázi, a poznamenává, že společnost Oxford PV o tom jedná s několika lidmi.
Zdroj: Youtube.com
Graybeal připouští, že i pro použití v solárních farmách a na střechách jsou perovskitové tandemové články stále v plenkách. Věří však, že solární průmysl se nezadržitelně posouvá směrem k této technologii. „Bude to radikální transformace,“ říká.
Pro Berryho je nyní klíčové zjistit, jak tandemové perovskitové panely fungují v reálném světě. Jedna věc je věřit, že máte něco trvanlivého, ale druhá věc je dokázat to v terénu.
„I když očekáváme, že perovskit bude tím, co skutečně pohání mnoho různých aspektů výkonu v reálném světě, musíme to dokázat,“ říká.
Techzpravy.cz
SvětFormule.cz|
FAJNTIP.cz|
Techsvět|
Sport - Aktuálně.cz|
Život cestovatele|
Žena.cz|
MotoGuru|
MMAMAG.cz|
Umíme poradit|